Осмозата е процес, който протича между два контейнера, разделени с полупропусклива бариера. Ако бариерата има пори, достатъчно големи, за да могат молекулите на водата да преминат, но достатъчно малки, за да блокират молекулите на a разтворено вещество, водата ще тече отстрани с по-малка концентрация на разтворено вещество към страната с по-голямата концентрация. Този процес продължава, докато или концентрацията на разтвореното вещество е еднаква от двете страни, или съпротивлението на налягането промяната на обема отстрани с по-голяма концентрация надвишава силата, движеща водата през бариерата. Това налягане е осмотично или хидростатично налягане и то варира директно с разликата в концентрацията на разтвореното вещество между двете страни.
TL; DR (твърде дълго; Не прочетох)
Осмотичното налягане, движещо водата през непропусклива бариера, се увеличава с разликата в концентрациите на разтворени вещества от двете страни на бариерата. В разтвор с повече от едно разтворено вещество се сумират концентрациите на всички разтворени вещества, за да се определи общата концентрация на разтвореното вещество. Осмотичното налягане зависи само от броя на разтворените частици, а не от техния състав.
Осмотично (хидростатично) налягане
Действителният микроскопичен процес, който задвижва осмозата, е малко загадъчен, но учените го описват по следния начин: Водни молекули are е състояние на постоянно движение и те мигрират свободно през неограничен контейнер, за да изравнят своите концентрация. Ако поставите бариера в контейнера, през която те могат да преминат, те ще го направят. Ако обаче едната страна на бариерата съдържа разтвор с частици, твърде големи, за да преминат през бариерата, водните молекули, преминаващи от другата страна, трябва да споделят пространство с тях. Обемът отстрани с разтвореното вещество се увеличава, докато броят на водните молекули от двете страни бъде равен.
Увеличаването на концентрацията на разтвореното вещество намалява пространството, налично за водните молекули, което намалява техния брой. Това от своя страна увеличава склонността на водата да се влива в тази страна от другата страна. За да се антропоморфизира леко, колкото по-голяма е разликата в концентрацията на водните молекули, толкова повече те "искат" да се преместят през бариерата към страната, съдържаща разтвореното вещество.
Учените наричат това жажда осмотично налягане или хидростатично налягане и това е измеримо количество. Поставете капак върху твърд контейнер, за да предотвратите промяната на обема и измервайте налягането, необходимо за поддържане водата да се покачва, докато измервате концентрацията на разтвора отстрани с най-много разтворено вещество. Когато не настъпи по-нататъшна промяна в концентрацията, налягането, което оказвате върху покритието, е осмотичното налягане, като се приеме, че концентрациите от двете страни не са се изравнили.
Отношение на осмотичното налягане към концентрацията на разтвореното вещество
В повечето реални ситуации, като корени, които черпят влага от земята или клетки, които обменят течности с тях околната среда, определена концентрация на разтворени вещества съществува от двете страни на полупропусклива бариера, като корен или клетъчна стена. Осмозата настъпва, докато концентрациите са различни и осмотичното налягане е право пропорционално на разликата в концентрациите. В математически план:
P = RT (∆C)
където T е температурата в келвини, ∆C е разликата в концентрациите, а R е идеалната газова константа.
Осмотичното налягане не зависи от размера на разтворените молекули или техния състав. Зависи само колко от тях са. По този начин, ако в разтвор присъства повече от едно разтворено вещество, осмотичното налягане е:
P = RT (С1 + C2 +... Cн)
където C1 е концентрацията на разтворено вещество и т.н.
Тествайте сами
Лесно е да получите бърза представа за ефекта на концентрацията върху осмотичното налягане. Смесете супена лъжица сол в чаша вода и сложете морков. Водата ще изтича от моркова в солената вода чрез осмоза и морковът ще се свие. Сега увеличете концентрацията на солта до две или три супени лъжици и запишете колко по-бързо и напълно морковът се свива.
Водата в моркова съдържа сол и други разтворени вещества, така че обратното ще се случи, ако го потопите в дестилирана вода: Морковът ще набъбне. Добавете малко количество сол и запишете колко по-малко време отнема на моркова да набъбне или дали набъбва до същия размер. Ако морковът не се подува или свива, успяхте да направите разтвор, който има същата концентрация на сол като моркова.